KR100246060B1 - Rotor of motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도 전동기의 로터에 관한 것으로, 유도 전동기의 기자력 손실을 경감하여 모터의 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 로터의 중량감소에 의한 무부하 토크 및 관성력을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제작단가를 크게 절감시킬 수 있는 유도 전동기의 로터에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of an induction motor, and can reduce energy loss of the induction motor to improve the energy efficiency of the motor, and greatly reduce the no-load torque and inertia force due to the weight reduction of the rotor, as well as greatly increase the manufacturing cost. It relates to a rotor of an induction motor that can be saved.
이를 위한 특징적인 구성은 로터 코어에서 자속이 통과하는 거리가 짧아지도 록 유도하기 위해 축 삽입공을 중심으로 코어 레그로써 구획된 복수개의 공간부를 형성하고, 또 코어의 냉각에 도움이 되도록 하기 위해 이 공간부에 비자성체를 채우는데 있다.The characteristic configuration for this purpose is to form a plurality of spaces partitioned by core legs around the axial insertion hole to induce a shorter distance through which the magnetic flux passes in the rotor core, and to assist in cooling the core. It is to fill non-magnetic material in space part.
이와 같은 본 발명에 의하면 자속선의 경로를 대폭적으로 줄일 수 있어, 자기저항을 줄일 수 있어, 자속장의 흐름을 원활하게 할 수 있고, 동일 전원으로 작동되는 타 모터에 비하여 큰 토크를 얻을 수 있다.According to the present invention, the path of the magnetic flux lines can be greatly reduced, the magnetic resistance can be reduced, the flow of the magnetic field can be smoothly obtained, and a large torque can be obtained as compared with other motors operated by the same power source.
Description
본 발명은 유도 전동기의 로터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로터 코어에서 발생되는 기자력 손실(loss of magnetomotive force)을 경감하여 유도 전동기의 기동 효율을 향상시킬 수 있고, 로터의 중량을 감소시켜 로터의 제작 단가를 절감시킬 수 있도록 하는 유도 전동기의 로터에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of an induction motor, and more particularly, can reduce the loss of magnetomotive force generated in the rotor core to improve the starting efficiency of the induction motor, reduce the weight of the rotor to It relates to a rotor of an induction motor to reduce the manufacturing cost.
일반적으로, 유도 전동기의 로터는 도 1에 도시된 바와 같이 규소 강판으로된 복수매의 철판이 회전축(11)을 중심으로 적층된 로터 코어(1)가 설치되고, 스테이터의 1차 권선(winding)에 의해 발생된 자계(magnetic field)내에 상기 로터가 위치됨에 따라 상기 스테이터의 1차 권선에 의해 발생된 자계가 2차 도체인 로터에 영향을 미치게 되는데, 상기 로터 코어가 원판 형태로 형성되어 있으므로 자속이 로터 코어 전체에 형성된다.In general, the rotor of the induction motor is provided with a rotor core 1 in which a plurality of iron plates made of silicon steel sheets are stacked around a
종래의 1실시예에 의한 유도 전동기의 로터(1a)는 도 14A 도에 나타낸 바와 같이, 복수매의 적층된 로터 코어(2a)의 중앙에 모터축(도시되지 않음)이 삽입되는 축 삽입공(3a)이 형성되고, 이 축 삽입공(3a)의 바깥쪽에는 공기 흐름을 위한 복수개의 통공(6a)(blow hole)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 14A, the rotor 1a of the induction motor according to the related art 1 has a shaft insertion hole into which a motor shaft (not shown) is inserted in the center of a plurality of stacked rotor cores 2a ( 3a) is formed, and a plurality of blow holes 6a (blow holes) for air flow are formed outside the shaft insertion hole 3a.
그리고, 종래의 2실시예에 의한 유도 전동기의 로터(1b)는 도 14B 도에 도시된 바와 같이, 복수매의 적층된 로터 코어(2b)의 중앙에 모터 축이 삽입되는 축 삽입공(3b)이 형성되고, 이 축 삽입공(3b)의 바깥쪽에는 공기흐름을 위한 복수개의 통공(6b)이 형성되는 한편, 상기 로터 코어(2b)의 통공(6b) 바깥쪽에 로터 코어(2b)를 자동 적층시키기 위한 자동 적층홈(8)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 14B, the
그러나, 이와 같은 종래의 1실시예 및 2실시예에 의한 유도 전동기의 로터(1a),(1b)는 자속이 로터 코어(2a),(2b)의 원판 전체에 분포됨에 따라 자속의 경로중 일부는 경로의 길이가 길고, 이러한 경로의 수가 많을수록 자기 저항이 커진다.However, the
이와 같이 자기 저항이 증가함에 따라 로터의 기자력의 손실도 커지게 되고, 이와 같은 기자력 손실에 의해 모터의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.As the magnetoresistance increases as described above, the loss of the magnetomotive force of the rotor is also increased, and the efficiency of the motor is deteriorated by the loss of the magnetomotive force.
특히, 로터(1a),(1b)의 중량이 커서 무부하 토오크(torque) 및 관성력이 커지게 되며, 제작 단가의 상승을 초래하게 되는 등의 문제점이 있었다.In particular, the weight of the rotor (1a), (1b) is large, the no-load torque (torque) and inertial force is increased, there is a problem such as causing a rise in manufacturing cost.
본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주된 목적은 유도 전동기의 기자력 손실을 경감하여 모터의 기동효율을 향상시킬 수 있도록 하는 유도 전동기의 로터를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve various problems of the related art as described above, and a main object of the present invention is to provide a rotor of an induction motor that can reduce the loss of magnetic force of an induction motor and improve the starting efficiency of the motor.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 로터의 중량을 감소시켜 무부하 토크 및 관성력을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제작단가를 크게 절감시킬 수 있는 유도 전동기의 로터를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a rotor of an induction motor that can reduce the weight of the rotor to significantly reduce the no-load torque and inertial force, as well as significantly reduce the manufacturing cost.
도 1은 유도 전동기의 부분 단면도1 is a partial cross-sectional view of an induction motor
도 2는 본 발명의 1실시예에 의한 로터의 사시도,2 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention,
도 3A 및 도 3B 는 본 발명의 1실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,3A and 3B are side and partial cross-sectional views of the rotor according to one embodiment of the present invention;
도 4A 및 도 4B 는 본 발명의 2실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,4A and 4B are side and partial sectional views of the rotor according to the second embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 3실시예에 의한 로터의 측면도5 is a side view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
도 6A 및 도 6B 는 본 발명의 4실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,6A and 6B are side and partial sectional views of the rotor according to the fourth embodiment of the present invention;
도 7A 및 도 7B 는 본 발명의 5실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,7A and 7B are side and partial cross-sectional views of the rotor according to the fifth embodiment of the present invention;
도 8A 및 도 8B 는 본 발명의 6실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,8A and 8B are side and partial cross-sectional views of the rotor according to the sixth embodiment of the present invention;
도 9A 및 도 9B 는 본 발명의 7실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,9A and 9B are side and partial sectional views of the rotor according to the seventh embodiment of the present invention;
도 10A 및 도 10B는 본 발명의 8실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,10A and 10B are side and partial cross-sectional views of the rotor according to an eighth embodiment of the present invention;
도 11A 및 도 11B 는 본 발명의 9실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도.11A and 11B are side and partial sectional views of a rotor according to a ninth embodiment of the present invention.
도 12A 및 도 12B 는 본 발명의 10실시예에 의한 로터의 측면도 및 부분 단면도,12A and 12B are side and partial cross-sectional views of the rotor according to an embodiment of the present invention;
도 13A 는 도 3 에 도시된 로터의 자속경로를 도시한 도면,FIG. 13A shows a magnetic flux path of the rotor shown in FIG. 3;
도 13B 는 도 5 에 도시된 로터의 자속경로를 도시한 도면,FIG. 13B shows a magnetic flux path of the rotor shown in FIG. 5;
도 14A 는 종래의 1실시예에 의한 로터의 자속 경로를 도시한 도면,14A is a view showing a magnetic flux path of a rotor according to a conventional embodiment;
도 14B 는 종래의 2실시예에 의한 로터의 자속 경로를 도시한 도면이다.Fig. 14B is a view showing a magnetic flux path of a rotor according to the two conventional embodiments.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로터 및 스테이터로 이루어져 동력을 발생하는 유도 전동기에 있어서, 상기 로터의 로터 코어에서 자속이 통과하는 거리가 짧아지도록 유도하기 위해 축 삽입공을 중심으로 코어 레그에 의해 구획된 복수개의 공간부가 형성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the induction motor generating a power consisting of a rotor and a stator, the core around the shaft insertion hole to induce a shorter distance that the magnetic flux passes in the rotor core of the rotor It is characterized in that a plurality of space portion partitioned by the leg is formed.
또한, 상기 로터 코어의 냉각에 도움이 되도록 하기 위해 상기 공간부에 비자성체로 채울 수도 있으며, 상기 비자성체에 통공을 형성하여, 공기가 흐르도록 할 수 있다.In addition, in order to assist in cooling the rotor core, the space may be filled with a nonmagnetic material, and through holes may be formed in the nonmagnetic material to allow air to flow.
또한, 상기 로터의 양단부에는 도전체인 엔드링을 설치하여 로터에서 유기되는 2차전류의 폐회로를 제공할 수 있다.In addition, both ends of the rotor may be provided with end rings as conductors to provide a closed circuit of secondary currents induced by the rotor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명의 1실시예에 의한 로터의 사시도이고, 도 3A 는 본 발명의 1실시예에 의한 로터의 측면도이며, 도 3B 는 본 발명의 1실시예에 의한 로터의 부분 단면도이다.2 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention, Figure 3A is a side view of the rotor according to an embodiment of the present invention, Figure 3B is a partial cross-sectional view of the rotor according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 3 에 도시된 본 발명의 1실시예에 의한 로터(10)는, 로터 코어(12)의 중앙에 모터 축(11)이 결합되는 축 삽입공(13)이 형성되며, 이 축 삽입공(13)을 중심으로 하는 코어 레그(core leg) (14)가 방사상으로 다수개 형성되어 있고, 이들 코어 레그(14)의 사이에는 공간부(15)가 형성된다.2 to 3, the
그리고, 상기한 코어 레그(14)는 로터 코어(2)의 양쪽에 각각 동일하게 형성되고, 공간부(15) 역시 동일한 위치에 대칭형으로 형성되며, 이들 양측의 공간부(15)는 격판(18)에 의해 막혀 있다.The
도 4A 는 본 발명의 2실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 4B 는 본 발명의 2 실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 2실시예에 의한 로터(20)는,로터 코어(22)의 중앙에 모터 축(도시되지 않음)이 결합되는 축 삽입공(23)이 형성되며, 이 축 삽입공(23)을 중심으로 하는 코어 레그(core leg)(24)가 방사상으로 다수개 형성되어 있고, 이들 코어 레그(24)의 사이에는 공간부(25)가 형성된다.4A is a side view of the rotor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a partial sectional view of the rotor according to the second embodiment of the present invention. The
상기한 코어 레그(24)는 로터 코어(22)의 양쪽에 각각 동일하게 형성되고, 공간부(25) 역시 동일한 위치에 대칭형으로 형성되며, 이들 양측의 공간부(25)는 격판(28)에 의해 막혀 있고, 상기한 격판(28)에는 로터 코어(22)의 양쪽에 각각 동일하게 형성된 공간부(25)를 관통하는 통공(27)이 한 개씩 형성되어, 상기 통공(27)을 통해 공기가 통과할 수 있도록 되어 있다.The
그리고, 본 발명의 3실시예에 의한 로터(30)는 도 5 도에 도시된 바와 같이, 로터 코어(32)의 양측에 형성된 공간부(35)를 분리하는 격판(38)에 2개의 통공(37)이 형성되어 있다.In addition, the
도 6A 는 본 발명의 4실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 6B 는 본 발명의 4실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 4실시예에 의한 로터(40)는, 로터 코어(42)의 중앙에 모터 축(도시되지 않음)이 결합되는 축 삽입공(43)이 형성되며, 이 축 삽입공(43)을 중심으로 하는 코어 레그(44)의 사이에 형성된 공간부에 알루미늄 등의 비자성체(49)가 채워져 있어, 기자력의 손실은 방지하면서 로터 코어(42)의 냉각 효과를 높일 수 있도록 되어 있다.6A is a side view of the rotor according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view of the rotor according to the fourth embodiment of the present invention. The rotor 40 according to the fourth embodiment of the present invention is a rotor core ( A
그리고, 도 7A 는 본 발명의 5실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 7B 는 본 발명의 5실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 로터(50)는, 로터 코어(52)의 중앙에 모터 축(도시되지 않음)이 결합되는 축 삽입공(53)이 형성되며, 이 축 삽입공(53)을 중심으로 하는 코어 레그(54)가 방사상으로 다수개 형성되어 있고, 이들 코어 레그(54)의 사이에 형성된 공간부에 알류미늄 등의 비자성체(59)가 채워져 있는 한편, 상기 비자성체(59)를 관통하는 통공(57)이 형성되어, 로터 코어(52)의 냉각 효과를 더욱 높일 수 있도록 되어 있다.7A is a side view of the rotor according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a partial sectional view of the rotor according to the fifth embodiment of the present invention, wherein the
한편, 도 8A 는 본 발명의 6실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 8B 는 본 발명의 6실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 6실시예에 의한 로터(60)는, 로터 코어(62)의 중앙에 모터 축이 결합되는 축 삽입공(63)이 형성되며, 이 축 삽입공(63)을 중심으로 하는 코어 레그(64)가 방사상으로 다수개 형성되며, 이 코어 레그(64)는 공간부를 4구역으로 분할하도록 형성되어 있고, 이 공간부에는 알류미늄 등의 비자성체(69)가 채워진 구조로 되어 있다.8A is a side view of the rotor according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a partial sectional view of the rotor according to the sixth embodiment of the present invention, wherein the
그리고, 도 9A 는 본 발명의 7실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 9B 는 본 발명의 7실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 7실시예에 의한 로터(70)는, 로터 코어(72)의 중앙에 모터 축이 결합되는 축 삽입공(73)이 형성되며, 이 축 삽입공(73)을 중심으로 하는 코어 레그(74)가 공간부를 4구역으로 분할하도록 형성되어 있고, 이 공간부에는 알류미늄 등의 비자성체(79)가 채워져 있는 한편, 로터 코어(72)의 양쪽에 앤드링(end ring)(71)이 장착된 구조로 되어 있어, 로터에 유기되는 2차전류의 폐회로를 제공한다.9A is a side view of the rotor according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a partial sectional view of the rotor according to the seventh embodiment of the present invention, and the
그리고, 도 10A 는 본 발명의 8실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 10B 는 본 발명의 8실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 8실시예에 의한 로터(80)는, 로터 코어(82)의 중앙에 모터 축이 결합되는 축 삽입공(83)이 형성되며, 이 축 삽입공(83)을 중심으로 하는 코어 레그(84)가 공간부를 4구역으로 분할하도록 형성되어 있고, 이 공간부에는 알류미늄 등의 비자성체(89)가 채워져 있는 한편, 로터 코어(72)의 양쪽에 앤드링(81)이 장착되며, 상기 비자성체(89)를 관통하는 통공(87)이 형성된 구조로 되어 있다.10A is a side view of the rotor according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a partial sectional view of the rotor according to the eighth embodiment of the present invention, wherein the
그리고, 도 11A 는 본 발명의 9실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 11B 는 본 발명의 9실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 9실시예에 의한 로터(90)는, 로터 코어(92)의 중앙에 모터 축이 결합되는 축 삽입공(93)이 형성되며, 이 축 삽입공(93)을 중심으로 하는 코어 레그(94)가 방사상으로 다수개 형성되어 있고, 이들 코어 레그(14)의 사이에는 관통부(95)가 형성된다.11A is a side view of the rotor according to the ninth embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a partial sectional view of the rotor according to the ninth embodiment of the present invention, wherein the
그리고, 도 12A 는 본 발명의 10실시예에 의한 로터의 측면도이고, 도 12B 는 본 발명의 10실시예에 의한 로터의 부분 단면도로서, 본 발명의 10실시예에 의한 로터(100)는, 로터 코어(102)의 중앙에 모터 축이 결합되는 축 삽입공(103)이 형성되며, 이 축 삽입공(103)을 중심으로 하는 코어 레그(104)가 방사상으로 다수개 형성되어 있고, 이들 코어 레그(104)의 사이에는 관통부(105)가 형성된다.12A is a side view of the rotor according to the tenth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a partial sectional view of the rotor according to the tenth embodiment of the present invention, wherein the
상기한 관통부(105)에는 비자성체(109)가 채워지며, 상기 비자성체(109)를 관통하는 통공(107)이 형성되어 있다.The through
또한 본 발명의 9실시예 및 10실시예에서는 도 9A, 도 9B 및 도 10A, 10B에 도시된 엔드링(71), (72)를 적용 채택할 수 있다.In addition, in the ninth and tenth embodiments of the present invention, the end rings 71 and 72 shown in Figs. 9A, 9B, and 10A and 10B can be adopted.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 상태를 도 13을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An operational state of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 13 as follows.
도 13A에 도시된 바와 같이, 유도 전동기에 설치되는 로터(10)의 로터 코어(12) 중앙에 형성된 축 삽입공(13)을 중심으로 방사상으로 형성된 코어 레그(14)에 의해 구획된 복수개의 공간부(15)가 형성되어 있으므로 점선으로 표시된 자속이 통과하는 거리가 짧게 유도되며, 기자력 손실을 경감시킬 수 있어서 모터의 기동 효율을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 13A, a plurality of spaces partitioned by a
또한, 상기한 공간부(15)로 인해 로터(10)의 중량이 크게 감소되어 무부하 토오크 및 관성력을 크게 줄일 수 있음과 동시에 제작비용을 절감시킬 수 있게 된다.In addition, the weight of the
또한, 도 13B에 도시된 바와 같이, 로터(30)의 로터 코어(32)에 형성된 공간부(35)의 격판(38)에는 공기의 흐름을 위한 다수의 통공(37)이 형성되어 비자성체, 예컨데 알류미늄재질로 된 방열재가 삽입되므로 상기 로터 코어(32)에서 발생하는 열을 흡수하여 효율적으로 방열시킬 수 있게 된다.In addition, as shown in Figure 13B, the
즉, 본 발명을 하기 식에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.That is, when this invention is demonstrated in detail based on the following formula, it is as follows.
로터의 로터 코어에 자속이 통과할 때, 로터 코어에는 자기 저항으로 인한 기자력 손실이 생김에 따라서 자기 저항을 줄이는 것이 기자력 손실을 줄이는 것이고 모터의 효율을 높이는 것이다.As the magnetic flux passes through the rotor core of the rotor, reducing the magnetoresistance will reduce the magnetostatic loss and increase the motor efficiency as the magnetic core loses magnetic force due to the magnetic resistance.
또한, 모터의 효율을 높이기 위해서는 자계의 세기 및 인덕턴스를 증가시켜야 한다.In addition, in order to increase the efficiency of the motor, the strength and inductance of the magnetic field must be increased.
상기한 바와 같이 모터 효율과 관련된 요소 즉, 자기 저항, 자계의 세기 및, 인덕턴스를 구하는 공식을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 자기저항(magnetic reluctance)R은 다음 수학식 1로부터 얻을 수 있다As described above, the formula for calculating the factors related to the motor efficiency, that is, the magnetoresistance, the magnetic field strength, and the inductance is as follows. That is, the magnetic reluctance R can be obtained from Equation 1 below.
여기서, o는 진공 및 공기의 투자율, r은 철판재의 비투자율,은 자로의 길이, 그리고 A는 자로의 단면적을 각각 나타낸다.here, o is the permeability of vacuum and air, r is the specific permeability of the steel plate, Is the length of the path and A represents the cross-sectional area of the path.
상기와 같이 자기 저항은 자로의 길이와 비례하므로, 자기 저항을 줄이기 위해서는 자로의 길이를 줄여야하는 것이다.As described above, since the magnetoresistance is proportional to the length of the gyros, it is necessary to reduce the length of the gyros in order to reduce the magnetic resistance.
또한 철판에서의 자계의 세기 H(Oersted)는 다음 수학식 2에 의하여 구할 수 있다.In addition, the strength H (Oersted) of the magnetic field in the iron plate can be obtained by the following equation (2).
여기서, N은 권선수, I는 권선에 흐르는 전류,은 자로의 길이를 각각 나타낸다.Where N is the number of turns, I is the current through the winding, Represents the length of each path.
상기와 같이 자계의 세기는 자로의 길이와 반비례하므로, 자계의 세기를 증가시키기 위해서는 자로의 길이를 줄여야 하는 것이다.As described above, since the strength of the magnetic field is inversely proportional to the length of the magnetic field, the length of the magnetic field should be reduced in order to increase the strength of the magnetic field.
또한 자계의 인덕턴스 L(Henry)는 다음 수학식 3으로부터 얻을 수 있다.In addition, the inductance L (Henry) of the magnetic field may be obtained from Equation 3 below.
여기서, o는 진공 및 공기의 투자율, T은 철판재의 비투자율, N은 권선수, Ao는 자로의 단면적, Ko는 철판의 적층밀도계수(coefficient of stacking sactor density),은 자로의 길이를 각각 나타낸다.here, o is the permeability of vacuum and air, T is the specific permeability of the steel sheet, N is the number of turns, A o is the cross-sectional area of the gyro, K o is the coefficient of stacking sactor density, Represents the length of each path.
상기와 같이 인덕턴스는 자로의 길이와 반비례하므로, 인덕턴스의 세기를 증가시키기 위해서는 자로의 길이를 줄여야 하는 것이다.As described above, since the inductance is inversely proportional to the length of the gyros, the length of the gyros should be reduced in order to increase the strength of the inductance.
즉, 상기한 공식 1, 2, 3에서 보는 바와 같이, 동일 재질의 로터에서 자기 저항을 줄이고, 자계(magnetic field)의 세기 및 인덕턴스(inductance)를 증가시키기 위해서는 자로의 길이를 줄이는 것이 중요함을 알 수 있다.That is, as shown in the above formulas 1, 2, and 3, it is important to reduce the magnetic resistance in the rotor of the same material and to reduce the length of the magnetic path in order to increase the strength and inductance of the magnetic field. Able to know.
한편, 도 13A, 도 13B 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로터(10), (30)는 로터 코어(12), (32)에 공간부(15), (35)를 형성함으로써, 자로의 길이가 도 14A, 도 14B 에 나타낸 종래의 로터(1a),(1b)에서보다 짧아졌다는 것을 알 수 있다.On the other hand, as shown in Figs. 13A and 13B, the
이때, 주의할 점은 공간부(15), (35)를 형성할 때 자로의 단면적을 고려하여 형성하여야 한다.At this time, care should be taken in consideration of the cross-sectional area of the gyro when forming the space (15), (35).
즉, 상기한 수학식 1에서 알 수 있듯이 자기 저항(R)은 자로의 단면적(A)에 관계되므로, 자속 밀도가 적정한 수준이 되도록 자로의 단면적을 유지하여야 한다.That is, as shown in Equation 1 above, since the magnetoresistance R is related to the cross-sectional area A of the magnetic path, it is necessary to maintain the cross-sectional area of the magnetic path so that the magnetic flux density is an appropriate level.
또한, 동일한 자로에서의 철손(iron loss)Wi 은 다음 수학식 4로부터 얻어진다.In addition, iron loss Wi in the same furnace is obtained from the following equation.
여기서, kh는 히스테리시스 상수(hysteresis contant), ke 는 와전류 상수(eddy current constant), f는 주파수(frequency)를 나타낸다.Where k h is a hysteresis constant, ke is an eddy current constant, and f is a frequency.
즉, 상기 철손 Wi를 줄이기 위해서는 필요 이상으로 자속 밀도(magnetic flux density)가 커지지 않아야 한다.That is, in order to reduce the iron loss Wi, the magnetic flux density should not be greater than necessary.
따라서, 로터 코어의 단면 형상에서 슬롯(slot) 하단 단면에서부터 코어의 내경까지의 거리가 스테이터 요크(stator yoke)의 티스(teeth) 폭 이상이 되어야 할 것은 물론이고 이 부분에서의 자속밀도 계산값이 규소 강판 재질이 갖는 B-H 커프(curve)의 임계곡면, 즉 비투자율 값이 극소가 되는 점을 넘어서는 않된다.Therefore, in the cross-sectional shape of the rotor core, the distance from the lower end of the slot to the inner diameter of the core should be more than the tooth width of the stator yoke, as well as the calculated magnetic flux density in this area. The critical curve of the BH cuff of the silicon steel sheet material, that is, the specific permeability value, should not be exceeded.
좀더 정확하게 말하면, 상기한 수학식 4로 계산된 철손의 값이 기존의 경우에 비하여 크지 않은 정도로 자로의 단면적을 유지하여야 한다.More precisely, it is necessary to maintain the cross-sectional area of the gyros to such an extent that the value of the iron loss calculated by Equation 4 is not large compared to the conventional case.
또한, 로터 코어에 형성된 공간부에 알루미늄을 채워 넣으면 빈 공간으로 두는 경우에 비하여 로터 코어에서 발생하는 열을 흡수하는 방열하는 효과를 더 많이 가지므로 모터 효율 향상에 도움이 된다.In addition, when aluminum is filled in the space formed in the rotor core, it has more heat dissipation effect of absorbing heat generated from the rotor core than the case in which the space is left empty, thereby improving motor efficiency.
이러한 본 발명에 의해 제작된 유도 전동기의 실험 결과는 다음의 테이블 1과 같았다.Experimental results of the induction motor manufactured by the present invention were as shown in Table 1 below.
상기한 테이블 1과 같은 실험결과가 얻어지는 본 발명은 도 7A에 도시된 바와 같은 구조에 통공을 6개 형성한 로터를 장착한 60Hz, 220V의 단상 유도 전동기로서, 외부 직영이 107㎜, 적층높이가 55㎜, 극수 4극, 입력 516W, 알루미늄 부분의 반경 17.67㎜, 통공의 직경 5.88㎜이다.The present invention in which the experimental results as shown in Table 1 above are obtained is a 60Hz, 220V single-phase induction motor equipped with a rotor having six holes formed in the structure shown in FIG. 7A, having an external directivity of 107 mm and a stacking height. 55 mm, 4 poles, input 516 W, radius 17.67 mm of the aluminum part, and 5.88 mm diameter of the through hole.
그리고, 종래 기술은 도 14A에 도시된 바와 같은 구조의 로터를 장착한 단상 유도 전동기를 사용하였으며, 제원은 본 발명의 유도 전동기와 동일하며 단지, 로터에 공간부나 통공이 형성되어 있지 않은 것이다.In addition, the conventional technique used a single-phase induction motor equipped with a rotor having a structure as shown in Fig. 14A, and the specification is the same as the induction motor of the present invention, but only a space or a hole is not formed in the rotor.
[테이블 1][Table 1]
단위 :unit :
1. 부하 : 인치ㆍ파운드(inchㆍpounds)1. Load: inches and pounds
2. 효율 : 단위당 효율(per unit efficiency) (n)=×1002. Efficiency: per unit efficiency (n) = × 100
3. 비교효과(%) = (%)=×1003. Comparative Effect (%) = (%) = × 100
상기 테이블 1에서 본 발명은 종래 기술보다 10%에서 30%이상의 비교 효과가 있음을 알 수 있다.In Table 1, it can be seen that the present invention has a comparative effect of 10% to 30% or more than the prior art.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이 본 발명은 유도 전동기의 기자력 손실을 경감하여 모터의 기동효율을 증대시킬 수 있고, 로터의 중량을 감소시켜 무부하 토오크 및 관성력을 줄일 수 있으며, 로터 코어재의 절감에 의해 제작 단가를 크게 절감시킬 수 있으므로, 제품의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can increase the starting efficiency of the motor by reducing the loss of magnetomotive force of the induction motor, can reduce the no-load torque and inertia force by reducing the weight of the rotor, the production cost by reducing the rotor core material Since it is possible to greatly reduce the cost, the efficiency and reliability of the product can be greatly improved.
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